KR20220028553A - 투과율 가변 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

투과율 가변물질층, 투과율 가변물질층의 일 면에 설치되며 투명전극 패턴을 가진 투명보호필름층, 투과율 가변물질층의 다른 일 면에 설치되는 투명보호필름층을 구비하며, 투명전극 패턴은 서로 평행하고 교번되는 서로 다른 극성의 라인형 투명전극인 제1 라인형 투명전극들과 제2 라인형 투명전극들 및 제1 라인형 투명전극들의 일측 끝단을 연결하는 제1 공통전극과 제2 라인형 툼병전극들의 다른 일측 끝단을 연결하는 제2 공통전극을 구비하여 이루어지는 투과율 가변 필름 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따르면 기존의 투과율 가변 필름 자체 및 제작상의 어려움과 문제점을 경감시킬 수 있는 보다 간단한 구조의 투과율 가변 필름을 제작할 수 있고, 그 제작 과정을 보다 단순하고 용이하게 하여 제작 비용도 절감할 수 있게 된다.

Description

투과율 가변 필름 및 그 제조 방법{VARIABLE TRANSMITTANCE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 투과율 가변 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단면 투명전극 패턴을 가진 투과율 가변 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

투과율 가변 필름은 투과율 가변물질층이 전기장 내에서 전기장의 변화에 의해 투과율의 차이를 가져오는 현상을 이용하는 것으로 여러 종류의 창에 설치하여 창을 통해 들어오는 빛을 조절하거나, 외부에서 내부가 보이는 것을 차단하는 차광막의 기능을 수행할 수 있다.

투과광의 속성에 따라 차이가 있을 수 있지만 투과율 가변물질로 대표적인 것으로 액정이 있으며, 액정층에 더하여 편광판이 조합되어 투과율 가변물질층을 형성할 수도 있다. 이 외에도 기존에 투과율 가변 물질에 대해 알려진 범위 내에서 임의의 투과율 가변물질로 이루어진 필름 혹은 플레이트를 사용할 수 있다.

도1 내지 도3은 기존의 투과율 가변 필름을 형성하는 공정 단계의 한 예를 나타내는 단면도들이다.

여기서는 도1과 같이 투과율 가변물질층(100)의 상면에 광학용 접착제층(230), ITO 투명전극층(220), 투명한 보호층으로서 PET층(210)을 가진 상부 보호필름(200)을 부착하고, 하면에 광학용 접착제층(230), ITO 투명전극층(220), PET층(210)을 가진 하부 보호필름(200)을 부착하여 투과율 가변 필름을 형성한다.

이러한 투과율 가변 필름에서 상부의 ITO 투명전극층(210)과 하부의 ITO 투명전극층(210) 사이의 전기장을 형성하기 위해 상부 ITO 투명전극층 및 하부 ITO 투명전극층에 전원 단자를 각각 연결해야 하므로 도2와 같이 주변 일부에서 ITO 전극층이 드러나도록 필름의 일정 부분(300)을 제거하는 과정이 필요하게 된다. 그리고, 도3에 도시된 바와 같이 드러난 전극층에 외부 전원 단자 혹은 전극을 도선으로 연결한다.

이렇게 필름 전반에 걸쳐 전극을 형성하고 전압을 인가할 경우, 이를 통해 발생하는 전기장은 대부분 면적에서 일정 균일한 장점이 있지만 투과율 가변물질층 양쪽에 모두 전극층을 가진 필름을 부착해야 하므로 전방적인 구조가 복잡해지고, 또한 필름에서 두 전극층을 일부 드러내기 위한 제거 공정을 실시해야 하는 번거로움과 비용 증가가 있어서 문제가 된다.

또한, 두 전극층 일부를 드러내기 위한 제거 공정에서 전극층은 손상되지 않아야 하지만 전극층도 제거 부분과 함께 제거가 되는 등 전극 층 손상의 가능성도 높아 불량이 발생할 위험도 커지는 문제가 있었다.

대한민국등록특허 10-0532734 대한민국등록특허 10-1971874 대한민국등록특허 10-1999352 대한민국등록특허 10-2101149\ 대한민국등록특허 10-0406923

본 발명은 상술한 투과율 가변 필름 자체 및 제작상의 어려움과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단한 구조를 가지고 제작을 보다 용이하게 할 수 있는 투과율 가변 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투과율 가변 필름은, 투과율 가변물질층, 상기 투과율 가변물질층의 일 면에 설치되며 투명전극 패턴을 가진 투명보호필름층, 상기 투과율 가변물질층의 다른 일 면에 설치되는 투명보호필름층을 구비하며, 상기 투명전극 패턴은 서로 평행하고 교번되는 서로 다른 극성의 라인형 투명전극인 제1 라인형 투명전극들과 제2 라인형 투명전극들 및 제1 라인형 투명전극들의 일측 끝단을 연결하는 제1 공통전극과 제2 라인형 툼병전극들의 다른 일측 끝단을 연결하는 제2 공통전극을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투과율 가변 필름 제작 방법은, 투과율 가변물질층의 제1면과 제2면에 광학용 접착제를 매개로 제1 투명보호필름층과 투명전극예비층을 전면에 가진 제2 투명보호필름층을 결합시키는 단계, 투명전극예비층을 레이저로 가공하여 서로 이격된 두 전극을 이루는 투명전극 패턴을 형성하는 레이저 가공단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에서 투명전극예비층을 전면에 가진 제2 투명보호필름층은 투명전극 패턴의 라인형 투명전극이 뻗는 길이 방향의 양 단에 있는 공통전극 부분이 노출된 상태로 부착되도록 투과율 가변물질층보다 길이 방향으로 더 긴 것을 사용할 수 있다.

본 발명 방법에서 레이저 가공단계는 투명전극층을 가진 제2 투명보호필름층을 투과율 가변물질층에 결합시킨 상태에서 이루어질 수 있으며, 이때 제1 투명조호필름층은 투과율 가변물질층에 결합되거나 결합되지 않은 상태일 수 있다.

본 발명 방법에서 투명전극예비층은 레이저 조사를 받은 부분이 도전성을 잃게 되는 물질층 혹은 레이저 조사를 받은 부분이 도전성이 되는 물질층으로 이루어질 수 있고, 제2 투명보호필름층을 통과하여 레이저가 조사될 때 제2 투명보호필름층은 큰 변화 없이 투명전극층예비층만 도전성을 잃게 되거나 도전성을 가지게 되는 재질로 이루어질 수 있다. 물론, 레이저의 조사 시간과 레이저 출력은 제2 투명보호필름층에 큰 변화 없이 유기물 투명전극을 부도체로 만들기에 적합하게 조절되어야 한다.

본 발명에 따르면 기존의 투과율 가변 필름 자체 및 제작상의 어려움과 문제점을 경감시킬 수 있는 보다 간단한 구조의 투과율 가변 필름을 제작할 수 있고, 그 제작 과정을 보다 단순하고 용이하게 하여 제작 비용도 절감할 수 있게 된다.

도1 내지 도3은 종래의 투과율 가변 필름 제작 과정의 중요 단계를 나타내는 공정단면도들,
도4 내지 도6은 본 발명의 투과율 가변 필름 제작 방법의 중요 단계를 나타내는 공정단면도들,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 투명전극 패턴을 나타내는 평면도 및 부분 확대도,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 투명전극 패턴을 나타내는 사진,
도9는 본 발명의 일 실시예와 종래 기술에서 투과율 가변물질층에 투명전극패턴에 의한 전기장이 인가되는 형태를 나타내는 개념적 설명도,
10은 본 발명의 일 실시예를 창에 적용하는 경우에서 두 전극 사이의 전위차에 따라 실제 투과율의 변화가 이루어지는 것을 나타내는 사진들이다.
도11은 본 발명의 투과율 가변 필름을 형성함에 있어서 도4 내지 도6의 제작 방법과 다른 방법으로 투명전극패턴을 형성하는 것을 나타내는 공정 단면도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 필름 제작 방법의 몇 가지 단계를 나타내는 공정단면도들이다.

투과율 가변 필름을 제작하기 위해 먼저 투과율 가변물질층(450)의 일면에 광학용 접착제층(430)을 매개로 투명보호필름층(410)을 부착하고, 다른 일면에는 광학용 접착제층(470)을 설치하여 제1 필름(400)을 형성하면서 다른 필름과의 부착을 준비한다. 투명보호필름층(510) 일면에 전반적으로 투명도전물질층 혹은 투명전극예비층(520)을 형성한 제2 필름(500)을 형성하고, 앞서 제작된 제1 필름(400)의 노출된 광학용 접착제층(470)을 이용하여 제1 필름(400)에 부착시킨다. 이로써 도4에 도시된 형태를 만들 수 있다.

이때, 제1 필름(400)은 제2 필름(500)에 비해 적은 길이를 가지고, 제1 필름과 제2 필름을 부착시킬 때에는 제2 필름의 길이 방향 양단에 투명전극예비층(520)이 일정 폭 노출되도록 한다.

다음으로 도5에 도시되듯이 레이저를 이용하여 레이저광이 제2 필름의 투명보호필름층(510)을 투과하여 제2 필름의 투명전극예비층을 조사하여 조사된 위치에서 도전물질의 변성이 이루어지도록 한다.

투명전극예비층을 조사하는 레이저광의 형태는 라인빔의 형태를 가지거나 스폿의 형태를 가질 수 있다. 스폿의 형태를 가지는 경우, 이를 길이 방향 및 폭 방향으로 움직이면서 투명전극패턴(520')을 형성할 수 있다.

이런 경우, 스폿의 직경은 투명전극패턴에서 이격된 두 전극 사이의 이격거리에 해당하는 크기로 할 수 있다. 레이저 광이 제2 필름의 투명보호필름층(510)을 투과하여 투명전극예비층(520)의 변성을 일으키기 위해 투명보호필름층(510)은 충분히 높은 온도에 견딜 수 있으며 레이저광과의 상호작용이 크지 않은 투명의 물질층으로 이루어지며 이런 물질로써 PET 등의 재질을 고려할 수 있다.

전반적으로 형성된 투명전극예비층(520)은 레이저광에 의해 변성되어 부도체 물질로 되면서 가능한한 투명한 성질을 유지하는 것이 바람직하다. 같은 원리로서, 패턴상으로는 역으로 전반적으로 투명한 혹은 투명도가 떨어지는 부도체 물질층을 형성하고, 레이저광을 조사하여 레이저광에 의해 변성되어 투명성이 유지되는 도전체 패턴이 형성되는 경우도 생각할 수 있다.

이런 레이저 광조사 공정의 결과로서 도7과 같은 서로 이격된 투명전극패턴이 형성된다. 여기서는 광조사가 이루어진 위치에 변성되어 이루어진 부도체층(529)이 위치한다고 할 때, 부도체층(529)의 폭은 두 전극 사이의 이격 거리가 된다. 이 투명전극패턴(520')에서는 길이 방향으로 뻗으면서 서로 평행하고 폭 방향으로 교번되는 서로 다른 극성의 라인형 투명전극인 제1 라인형 투명전극(521)들과 제2 라인형 투명전극(523)들을 볼 수 있고, 제1 라인형 투명전극(521)들의 일측 끝단을 연결하는 제1 공통전극(525)과 제2 라인형 투명전극(523)들의 다른 일측 끝단을 연결하는 제2 공통전극(527)이 구비된다. 도8은 본 발명의 실시예에서 이러한 투명전극패턴(520')이 형성된 한 형태를 나타내는 사진이다.

이러한 구성에서 제1 공통전극(525)과 제2 공통전극(527)은 이 전극 패턴(520')에 전기장을 인가하기 위해 전원의 두 전극 단자가 연결되는 위치가 되며, 도4에서 제1 필름(400)과 제2 필름(500)이 서로 결합(부착)될 때 두 필름의 길이 차이에 의해 제2 필름의 길이 방향 양단에서 투명전극예비층(520)이 일정 폭 노출되는 부분과 일정부분 겹치게 된다. 단순히 말하면 이렇게 제2 필름의 최초 노출되는 투명전극예비층(520) 부분이 제1 공통전극(525)과 제2 공통전극(527)의 역할을 할 수 있게 된다.

이런 경우, 제1 필름(400)과 제2 필름(500)이 겹치는 영역에 대해서만 레이저광 조사가 이루어져 제1 라인형 투명전극(521)들과 제2 라인형 투명전극(523)들이 형성되고, 레이저광이 지나는 경로에서 같은 출력, 같은 속력으로 레이저광 스캐닝이 이루어지므로 레이저광 스캐닝 단계에서 출력 및 속력 조절의 부담이 적게 된다.

투명전극예비층(520)은 PET와 같은 투명보호필름층(510)이 손상되지 않는 비교적 낮은 온도에서도 변성이 이루어질 수 있어야 하므로 유기도전막과 같이 비교적 열에 약한 물질로 이루어질 수 있다.

다음으로, 노출된 공통전극 부분에 도선을 통해 전원을 연결하여 도6과 같은 형태를 이루게 된다.

도6과 같은 구성에서 서로 이격된 양 전극에 전위차를 인가하면 제1 라인형 투명전극(521)과 제2 라인형 투명전극(523) 사이에는 전기장이 형성되고, 이 전기장이 투과율 가변물질층(450)에 작용하여 전체적인 투과율 가변필름의 투과율을 변화시킬 수 있다.

도9a 및 도9b는 종래의 도3과 같은 투과율 가변 필름에서 투과율 가변물질층(100)에 걸리는 전기장과 본 실시예의 도6과 같은 투과율 가변 필름에서 투과율 가변물질층(450)에 걸리는 전기장의 형태를 비교하여 도시한 개념적 설명도이다. 단, 도9b는 도6과 달리 라인형 투명전극들을 가로지르는 방향으로 절단하여 제1 라인형 투명전극(521)들, 제2 라인형 투명전극(523)들, 이들 사이의 부도체층(529) 들이 표시되어 있다.

여기서도 서로 다른 극성의 두 전극 사이의 전위차에 따라 전기장의 세기도 달라지고, 투과율도 달라지게 되며, 따라서 투과율 가변 필름에 설치되는 창의 투과율을 상당 범위 내에서 조절할 수 있게 된다.

두 전극 사이에 걸리는 전위차는 일정할 수도 있지만 전원이 교류인 경우 가변되면서 순간적인 투명도도 변화할 수 있다. 그러나 이런 경우에도 교류의 주파수가 매우 적은 경우를 제외하면 투명도는 실효적인 일정의 투명도를 가지는 것으로 인식될 수 있다. 실효적 투명도는 교류의 전위차 최대치 및 투과율 가변물질층의 전기장에 대한 특성에 의해 가장 큰 영향을 받겠지만 주파수에도 영향을 받을 수 있고, 라인형 투명전극 자체의 폭, 투명전극들 사이의 폭, 각 층의 두께 등에 따라 투과율 가변물질층에 작용하는 전기장의 기하학적 방향이 달라질 수 있고, 이에 따른 투명도 변화도 발생할 수 있다.

도10은 본 발명의 실시예들을 창에 적용하는 경우에서 두 전극 사이의 전위에 따라 실제 투과율 혹은 광 차폐율의 변화가 나타나는 것을 보여주는 사진들이다. 여기서는 높은 전압이 걸릴수록 투과율이 높아지는 형태를 보이지만 전압은 임계적 수치를 가질 것이므로 일정 이상에서는 투과율은 거의 변하지 않을 수 있다. 또한, 이 실시예와 달리 전압 미인가시 투명도가 높고 전압 인가시 투명도가 낮아지는 구성도 생각할 수 있다.

도11은 본 발명의 투과율 가변 필름을 형성함에 있어서 도4 내지 도6의 제작 방법과 다른 방법으로 전극 패턴을 형성하는 것을 나타내는 공정 단면도이다.

여기서는 투명보호필름층(510) 위에 전반적으로 투명전극예비층(520)을 ITO로 형성한 뒤 투명전극예비층(520)에 직접 레이저를 조사하여 전극 패턴(520')을 형성하는 것을 나타내고 있다. 이런 경우, 레이저 출력을 조절하여 투명전극예비층(520)을 변성시키는 것도 가능하며, 혹은 투명전극예비층(520)을 직접 승화, 휘발시켜 제거하는 것도 가능하다. 이때에도 하부의 보호필름층이 손상되는 것을 최대한 방지하는 것이 필요하며, 이를 위해 레이저광을 펄스 형태로 조사하면서 시간 간격 혹은 주기를 조절하거나 출력을 조절하는 방법을 사용할 수 있다. 가령, 짧은 시간에 강한 출력의 레이저광을 조사하면 표면의 투명전극예비층(520)은 순간적으로 높은 온도가 되어 휘발 제거가 이루어지지만 주변의 투명보호필름층(510)으로 열이 전달되는 양은 줄어들어 보호필름층의 손상은 억제할 수 있게 된다.

이런 경우, 일단 제2 필름(500')은 투명보호필름층(510) 위에 전극 패턴(520')이 형성된 상태에서 제1 필름(400)과 부착하여 결합하게 된다.

그리고, 앞선 실시예와 같이 역시 노출된 공통전극에 외부 전원 단자를 연결하기 위한 도선이 연결되어 도6의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지게 된다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100, 450: 투과율 가변물질층 200: 보호필름
210, 430, 470: 광학용 접착제층 220: 투명전극층
230: PET층 400: 제1 필름
410, 510: 투명보호필름층 500, 500': 제2 필름
520: 투명전극예비층 521: 제1 라인형 투명전극
523: 제2 라인형 투명전극 525: 제1 공통전극
527: 제2 공통전극 529: 부도체층
520': 투명전극패턴

Claims (7)

1. 투과율 가변물질층, 상기 투과율 가변물질층의 일 면에 설치되며 투명전극패턴을 가진 투명보호필름층, 상기 투과율 가변물질층의 다른 일 면에 설치되는 투명보호필름층을 구비하며, 상기 투명전극패턴은 서로 평행하고 교번되는 서로 다른 극성의 라인형 투명전극인 제1 라인형 투명전극들과 제2 라인형 투명전극들 및 제1 라인형 투명전극들의 일측 끝단을 연결하는 제1 공통전극과 제2 라인형 투명전극들의 다른 일측 끝단을 연결하는 제2 공통전극을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 투명전극패턴은 동일 투명전극 재질로 이루어지며,
   상기 제1 라인형 투명전극들과 상기 제2 라인형 투명전극들 사이에는 상기 투명전극 재질의 열변성에 의해 이루어지는 부도체가 위치하는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름.
3. 투과율 가변물질층의 제1면과 제2면에 광학용 접착제를 매개로 제1 투명보호필름층과 투명전극예비층을 가진 제2 투명보호필름층이 결합된 예비적 투과율 가변 필름을 준비하는 단계,
   상기 제2 투명보호필름층을 통해 상기 투명전극예비층을 레이저로 가공하여 서로 이격된 두 전극을 이루는 투명전극패턴을 형성하는 레이저 가공단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 투명전극패턴은 서로 평행하고 교번되는 서로 다른 극성의 라인형 투명전극인 제1 라인형 투명전극들과 제2 라인형 투명전극들 및 제1 라인형 투명전극들의 일측 끝단을 연결하는 제1 공통전극과 제2 라인형 투명전극들의 다른 일측 끝단을 연결하는 제2 공통전극을 구비하여 이루어지며,
   상기 투명전극예비층을 가진 상기 제2 투명보호필름층은 상기 투명전극패턴의 제1 라인형 투명전극들 및 제2 라인형 투명전극들이 뻗는 길이 방향의 양 단에 있는 상기 제1 공통전극 및 상기 제2 공통전극들이 노출된 상태로 부착되도록 상기 투과율 가변물질층보다 길이 방향으로 더 긴 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 레이저 가공단계에서는 상기 투명전극예비층에 레이저를 조사하면서 스캐닝을 통해 상기 제1 라인형 투명전극들과 상기 제2 라인형 투명전극들을 이격시키는 부도체층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 가변 필름 제조방법.
6. 투명전극예비층을 가진 제2 투명보호필름층에 레이저 가공을 통해 서로 이격된 두 전극을 이루는 투명전극패턴을 형성하는 레이저 가공단계,
   투과율 가변물질층의 제1면과 제2면에 광학용 접착제층을 매개로 제1 투명보호필름층과 상기 레이저 가공단계의 결과로서 형성된 투명전극패턴을 가진 제2 투명보호필름층이 투과율 가변 필름을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 레이저 가공단계에서는 레이저가 조사된 부분에서 상기 투명전극예비층을 열로써 제거시키거나 혹은 변성시켜 부도체층으로 만드는 것을 특징으로 하는 투과율 가변 필름 제조방법.

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